激光切割機(jī)用于加工有機(jī)玻璃(壓克力)，速度快，精度高，定位準(zhǔn)確?？梢灾谱鞴に嚩Y品、面板鏡盒、模型玩具、廣告燈箱招牌展示品、包裝盒等。

①切割效果好：不用火拋擲，非常平滑、光亮，無(wú)鋸齒紋，可一次性切割20mm壓克力。

②整機(jī)性能優(yōu)異:可連續(xù)工作24小時(shí)，臺(tái)灣原軌，精確耐用。

③切割快速：如用于切割3mm厚的壓克力板。

在過(guò)去的30年里，采用激光切割和焊接薄金屬板的方法，對(duì)光束進(jìn)行局部加熱。此法靈活靈活，經(jīng)濟(jì)效益高，在許多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。事實(shí)上，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)要低于金屬，因此激光應(yīng)該順理成章地應(yīng)用到玻璃切割中。實(shí)際上，一些公司從70年代就開(kāi)始開(kāi)發(fā)成套系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)使用的是千瓦級(jí)的CO2激光器。但由于功率大，對(duì)玻璃的熱影響不容忽視，局部材料熔化，當(dāng)時(shí)激光切割技術(shù)難以保證切割邊緣整齊光滑，在許多應(yīng)用中仍需磨削切割邊緣。與此同時(shí)，CO2激光當(dāng)時(shí)的價(jià)格十分昂貴。

激光器引致分離

最近，一些工程師和學(xué)者發(fā)現(xiàn)，用低能激光將玻璃分離，而不會(huì)產(chǎn)生像熔化這樣的熱效應(yīng)。該方法語(yǔ)言復(fù)雜，涉及到很多細(xì)節(jié)技術(shù)，其基本原理就是利用激光引致的應(yīng)力將玻璃“分離”。這一時(shí)期，隨著封閉CO2激光器技術(shù)的成熟和發(fā)展，激光切割玻璃技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

本研究采用平均輸出功率150W的CO2激光器(Coherent公司的K-150型)，通過(guò)聚焦光路在玻璃表面形成橢圓形聚焦點(diǎn)，確保激光能量在切割線兩側(cè)均勻地分布。在玻璃吸收10.6微米激光之后，幾乎所有的能量都被玻璃表面15微米的吸收層所吸收，與通過(guò)激光在玻璃表面上形成的切割線相比。選用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)速度，確保有足夠的激光熱量在玻璃表面形成局部應(yīng)力分布(設(shè)定好的切割線)，防止玻璃熔化。

在激光切割過(guò)程中，淬火氣體(水)噴嘴是淬火氣體(水)噴嘴。隨著激光點(diǎn)的移動(dòng)，淬火氣體(水)噴嘴將冷空氣(水)吹到玻璃表面，使冷空氣(水)與其最大方向斷裂，從而使玻璃沿設(shè)定方向分離。

要指出的是，要引起玻璃破裂，首先要用機(jī)械的方法在切割線起點(diǎn)上劃破微小的開(kāi)始裂縫。

選擇激光功率、光點(diǎn)掃描速度等加工參數(shù)，應(yīng)力引起的斷裂深度可達(dá)100微米至數(shù)毫米，即采用激光方法，可逐步切割100微米至數(shù)毫米玻璃。

由于這一過(guò)程取決于熱力學(xué)應(yīng)力，其斷裂深度和切割速度與材料本身的膨脹系數(shù)密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，適合激光切割的玻璃，其膨脹系數(shù)最低應(yīng)為3.2x10-6K-1，所幸的是，大多數(shù)普通玻璃能滿足這一要求。

成果與應(yīng)用

這種新方法比傳統(tǒng)的機(jī)械切割方法具有一些顯著的優(yōu)勢(shì)。第一，此工藝可一步完成，干燥加工。邊沿平滑、整齊，不需要后續(xù)清洗和打磨。而且，激光引致的分離過(guò)程產(chǎn)生高強(qiáng)、自然回火邊緣，無(wú)微小裂紋。采用該方法，避免了不可預(yù)測(cè)的裂紋、殘裂，降低了次品率，提高了產(chǎn)量。

邊緣質(zhì)量

定性分析了三種不同切痕在1.5毫米厚的玻璃薄片上的動(dòng)態(tài)差異。切邊干凈，無(wú)裂縫，無(wú)裂縫，無(wú)后續(xù)加工程序。由于激光是無(wú)觸點(diǎn)的工具，不存在刀具磨損問(wèn)題，因此可以保證連續(xù)、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。與此相比，3(b)顯示了用金屬輪切邊的情況，可以看到沿切割線有多種殘余張力成分。3(c)是金剛石砂輪切割的結(jié)果，在許多應(yīng)用中，可以看到許多微小的裂縫，需要用磨光切割邊緣。

為定量評(píng)價(jià)邊緣質(zhì)量，應(yīng)按照ISO3274的要求，使用Stylus輪廓儀測(cè)量激光切割邊緣。官方測(cè)試表明，平均粗糙度(Ra)小于0.5微米。

邊界強(qiáng)度

由于邊緣質(zhì)量好，并且在加熱/淬火過(guò)程中產(chǎn)生自然回火作用，激光切割邊緣強(qiáng)度很高。Jena的Otto-Schott-Insititut研究所對(duì)DIN5230011參數(shù)進(jìn)行了獨(dú)立測(cè)試，相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)公布。使用該方法，與機(jī)械加工后的試樣相比，磨邊強(qiáng)度提高了約30%。

厚度和切割速度

影響切割速度的因素有3個(gè)：玻璃厚度、材料熱膨脹系數(shù)(見(jiàn)圖2)、激光輸出功率。本實(shí)驗(yàn)采用CO2激光，輸出功率150W，切割a=7.2x10-6，玻璃厚度1.1毫米，直線切割，速度500毫米/秒。相比之下，同樣厚度的玻璃用同樣的硬金屬輪切割，速度可達(dá)1500毫米/秒。然而，即使在注重速度的應(yīng)用中，激光切割帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)也可以彌補(bǔ)這一差異。我們都相信，進(jìn)一步優(yōu)化加工工藝和采用較大輸出功率的激光切割，可以使加工速度提高2-3倍。

彎曲切割

由于裂紋是在激光光束上精確劃出的痕跡，激光引致分離可以切割出非常精確的曲線圖案。實(shí)際上，我們所做的實(shí)驗(yàn)也證明，激光切割可以在直線或曲線的情況下實(shí)現(xiàn)連續(xù)、精確的設(shè)定模式，重復(fù)性可達(dá)+50μm。這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線和三維圖形的精確切割。

申請(qǐng)。

激光分離技術(shù)將取代許多玻璃切割應(yīng)用中的機(jī)械方法。近年來(lái)，激光切割在以下三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域顯示出了很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：CRTS，平板顯示，汽車(chē)風(fēng)擋玻璃等切割。

一些應(yīng)用要求玻璃進(jìn)行特殊后續(xù)處理，例如，某些安全玻璃元件需經(jīng)溫度硬化處理，以及大多數(shù)硅涂層的平板顯示元件必須經(jīng)過(guò)溫度退火等。這種特殊的后處理方法與激光引起的分離方法相匹配。我們切割了100塊4毫米厚的玻璃，在特殊的熱處理過(guò)程中沒(méi)有損壞。